1、 制 冷 工 艺 设 计学 院：班 级：学 号：姓 名：指导老师：制冷工艺课程设计任务根据冷库建筑课程设计中你所设计的平面图的基础上，进行制冷工艺设计。一、 设计目的：1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和实践知识去分析和解决工程实际问题的能力；2、学习制冷工艺设计的一般方法，了解和掌握食品冷藏库的设计过程和进行方式；3、进行基本技能训练，例如设计计算，绘制施工图纸，编制工程文件，运用设计资料、手册、标准和规范以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。二、 设计程序：1、设计准备，认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤；通过阅读专业资料、图纸、参观实习等
2、，以了解设计对象；复习课程有关内容，以熟悉有关的设计方法和设计过程；准备好设计需要的图书、资料和用具；拟定设计计划等。2、制冷系统的方案设计。决定制冷系统的方案，包括蒸发系统的划分、冷却方式、供液方式、冷凝方式、运转方式、组合方式等的选择。3、制冷工艺设计计算。制冷负荷计算，制冷压缩机的选型计算，辅助设备的选型计算，管径选择计算等4、绘制制冷工艺设计图纸。制冷系统原理图。5、整理和编写设计计算书及其它工程文件。j6、设计总结三、 库址及水文条件：1、库址：湛江2、冷凝器进水温度30四、 生产能力：1、 冻结能力：20 吨/日2、 预冷能力：10 吨/日3、 制冰能力：30 吨/日4、 冷藏容量
3、：150 吨/次5、 贮冰能力：200 吨/次五、 冷间温度要求：1、 冻结间：-232、 冷藏间：-183、 预冷间：-44、 贮冰间：-4六、 制冷方式及制冷剂：冷却方式、供液方式、冷凝方式、蒸发系统划分等由设计者自定，采用氨制冷剂。七、 冷库围护结构隔热构造：1、屋盖（上下 ）（1）40 厚预制混凝土板（2）180 厚空气间层（3）二毡三油（4）冷底子油一道（5）20 厚水泥沙浆抹面第 3 页 2018-9-19（6）30 厚钢筋混凝土屋盖（7）1500 厚空气间层（8）聚氯乙烯农用薄膜（9）250 厚聚氯苯乙烯泡沫塑料（10）二毡三油（11）冷底子油一道（12）20 厚水泥沙浆抹面（1
4、3）80 厚预制钢筋混凝土板j2、外墙（1）20 厚水泥沙浆抹面（2）240 厚砖墙（3）20 厚水泥沙浆抹面（4）冷底子油一道（5）隔汽层 冻结间：二毡三油预冷间：一毡二油储冰间：一毡二油冷藏间：一毡二油（6）隔热层 冻结间：250 厚聚苯乙烯泡沫塑料预冷间：100 厚聚苯乙烯泡沫塑料储冰间：150 厚聚苯乙烯泡沫塑料冷藏间：200 厚聚苯乙烯泡沫塑料（7）防潮层 冻结间：二毡三油预冷间：一毡二油储冰间：一毡二油冷藏间：一毡二油（8）240 厚预制混凝土砖墙（9）20 厚水泥沙浆抹面3、内墙（1）20 厚水泥沙浆抹面（2）240 厚预制混凝土砖墙j（3）20 厚水泥沙浆抹面（4）冷底子油一道
5、（5）一毡二油（6）隔热层 冻结间：250 厚聚苯乙烯泡沫塑料储冰间：150 厚聚苯乙烯泡沫塑料冷藏间：200 厚聚苯乙烯泡沫塑料（7）一毡二油（8）240 厚预制混凝土砖墙（9）20 厚水泥沙浆抹面4、地坪（上下）（1） 80 厚钢筋混凝土面层（2） 15 厚水泥沙浆抹面（3） 一毡二油（4）隔热层 冻结间：250 厚软木预冷间：150 厚软木储冰间：200 厚软木冷藏间：200 厚软木（5）二毡三油（6）冷底子油一道（7）15 厚水泥沙浆抹面（8）100 厚预制钢筋混凝土板（9）架空层j（10）60 厚 100 号混凝土垫层（11）素土夯实八、 设计要求：1、 编制制冷工艺设计计算书和设计
6、说明书2、 编制主要制冷工艺设计图纸制冷系统原理图3、 编制设备材料明细表九、 设计参考资料：1、 制冷专业教材（本校编）2、 冷库制冷技术（商业部冷藏加工管理局编）3、 冷藏库设计（湖北工业建筑设计院编）4、 冷藏库制冷设计手册（商业部设计院编）5、 制冷设备手册（国防工业出版社）6、 500 吨冷库图纸（商业部设计院）7、 制冷设备产品样本（机械工业出版社）十、 说明：1、 各冷间净高取 4.2 米。2、 制冰耗冷量采用经验数据估算，取其制冷机器负荷为 6500大卡/吨小时。第 5 页 2018-9-19目录一、冷库耗冷量的计算-6二、制冷压缩机和设备的选型计算-13三小结-18四、参考资
7、料-18一、冷库耗冷量的计算（一） 各间的建筑面积由设计说明书可知：1、 预冷间的建筑面积：180962762、 冷藏间的建筑面积：1923、 冻结间两间的建筑面积：248964、 贮冰间的建筑面积：192（二）室内外计算参数1、窒内计算温度冻结间：-23冷藏间：-18预冷间：-4贮冰间：-42、窒外计算温度取夏季空气调节平均温度，查表有湛江夏季空气调节日平均温度为 30（三）库房耗冷量的计算1.计算各房间围护结构传热耗冷量 Q1围护结构传热系数 K 的确定：屋顶：屋盖（上下 ）（1）40 厚预制混凝土板（2）180 厚空气间层（3）二毡三油（4）冷底子油一道（5）20 厚水泥沙浆抹面（6）3
8、0 厚钢筋混凝土屋盖（7）1500 厚空气间层（8）聚氯乙烯农用薄膜（9）250 厚聚氯苯乙烯泡沫塑料（10）二毡三油（11）冷底子油一道（12）20 厚水泥沙浆抹面（13）80 厚预制钢筋混凝土板K1= = 2.1 大卡/米 2时n1132714.02K2= =n1132 714.038.25.072.5 大卡/米 2时第 7 页 2018-9-19K3= =n1132 714.08.215.037.20.14 大卡/米 2时屋顶总传热系数为：K= = 0.125 大卡/米 2时321K14.052.外墙：（1）20 厚水泥沙浆抹面（2）240 厚砖墙（3）20 厚水泥沙浆抹面（4）冷底子油
9、一道（5）隔汽层 冻结间：二毡三油预冷间：一毡二油储冰间：一毡二油冷藏间：一毡二油（6）隔热层 冻结间：250 厚聚苯乙烯泡沫塑料预冷间：100 厚聚苯乙烯泡沫塑料储冰间：150 厚聚苯乙烯泡沫塑料冷藏间：200 厚聚苯乙烯泡沫塑料（7）防潮层 冻结间：二毡三油预冷间：一毡二油储冰间：一毡二油冷藏间：一毡二油（8）240 厚预制混凝土砖墙（9）20 厚水泥沙浆抹面冻结间：K= 718.02.415.037.215.082.704.82.1 0.127 大卡/米 2时预冷间：K= 718.02.415.037.15.08.7.048.21 0.264 大卡/米 2时贮冰间：K= 718.02.4
10、15.037.15.08.27.048.21 0.195 大卡/米 2时冷藏间：K= 718.02.415.037.215.08.7.048.21 0.154 大卡/米 2时内墙：（1）20 厚水泥沙浆抹面（2）240 厚预制混凝土砖墙（3）20 厚水泥沙浆抹面（4）冷底子油一道（5）一毡二油（6）隔热层 冻结间：250 厚聚苯乙烯泡沫塑料贮冰间：150 厚聚苯乙烯泡沫塑料冷藏间：200 厚聚苯乙烯泡沫塑料（7）一毡二油（8）240 厚预制混凝土砖墙（9）20 厚水泥沙浆抹面冻结间：K= 718.02.415.037.215.08.27.048.21 0.128 大卡/米 2时贮冰间：K= 7
11、18.02.415.037.15.08.7.048.1 0.196 大卡/米 2时冷藏间：K= 718.02.415.037.215.08.7.048.1 0.155 大卡/米 2时地坪：地坪（上下）（4） 80 厚钢筋混凝土面层第 9 页 2018-9-19（5） 15 厚水泥沙浆抹面（6） 一毡二油（4） 隔热层 冻结间：250 厚软木预冷间：150 厚软木贮冰间：200 厚软木冷藏间：200 厚软木（5）二毡三油（6）冷底子油一道（7）15 厚水泥沙浆抹面（8）100 厚预制钢筋混凝土板（9）架空层（10）60 厚 100 号混凝土垫层（11）素土夯实冻结间：K= 714.08.51.0
12、6.251.08.54.10 0.214 大卡/米 2时预冷间：K= 714.08.51.06.51.08.54.10 0.319 大卡/米 2时贮冰间：K= 714.08.51.06.215.08.4.10 0.253 大卡/米 2时冷藏间：K= 714.08.51.06.215.08.4.10 0.253 大卡/米 2时围护结构传热面积的确定1 预冷间的传热面积F 北36 4.2=151.2 F 西54.2=21 F 西=F 东F 地=276 F 顶=F 地2 冻结间的传热面积F 北124.250.4 F 北=F 南F 西84.233.6 F 西=F 东F 地=96 F 顶=F 地3.冷藏
13、间的传热面积F 北124.250.4 F 北=F 南F 东164.267.2 F 西=84.2=33.6 F 地=192 F 顶=F 地4.贮冰间的传热面积F 南124.250.4 F 西164.267.2 F 地=192 F 顶=F 地维护结构耗冷量 Q1的计算:室外计算温度 tw=30，冻结间的库房温度 tn= -23，冷藏间的库房温度 tn= -18贮冰间的库房温度 tn= -4，预冷间的库房温度 tn= -4 理鱼间的温度 tn= 0温差修正系数：库房与房外大气之间取 n=1.0，库房与川堂之间取 n=0.7 库房与库房之间取 n0.7表有太阳辐射影响的昼夜平均当量温度 td 有：td
14、 北 =2.4，t d 南 =3.1，t d 东 =5.0，t d 西 =5.0各个房间的耗冷量有：冻结间：北：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.127*50.4*-4-(-23)*0.7=85 大卡/小时 南：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.127*50.4*(30+3.1)-(-23)*1.0= 359 大卡/ 小时西：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.127*33.6*-4-(-23)*0.7=57 大卡/小时东：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.127*33.6*-18-(-23)*0.7=15 大卡/小时地坪：Q 1=nKF（t ZP-tn）=0.214*9
15、6*30-(-23)*1.0=1089 大卡/小时顶：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.125*96*30-(-23)*1.0=636 大卡/小时总 Q1=85+359+57+15+1089+636=2241 大卡/小时预冷间：北：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.264*151.2*0-(-23)*0.7=643 大卡/小时西：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.26421（30+5）-(-4) 1.0=216 大卡/小时东：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.26421（30+5）-(-4) 1.0=216 大卡/小时地坪：Q 1=nKF（t ZP-tn）=0.319
16、27630-(-4) 1.0=2993 大卡/小时屋顶：Q 1=nKF（t ZP-tn）=0.125 27630-(-4) 1.0=1173 大卡/小时总 Q1=643+216+216+2993+1173=5241 大卡/ 小时冷藏间：北：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.15450.4（-4）- （-18） 0.7=76 大卡/ 小时南：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.15450.4(30+3.1)-（-18） 1.0=397 大卡/小时西：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.15433.6（-4）- （-18） 0.7=51 大卡/ 小时东：Q 1=nKF（t ZP-tn
17、） =0.15467.2（30+5）- （-18） 1.0=548 大卡/小时地坪：Q 1=nKF（t ZP-tn）=0.253 19230-（-18） 1.0=2332 大卡/小时屋顶：Q 1=nKF（t ZP-tn）=0.125 19230-（-18） 1.0=1152 大卡/小时第 11 页 2018-9-19总 Q1=76+397+51+548+2332+1152=4556 大卡/小时贮冰间：南：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.19550.4（30+3.1）-（-4） 1.0=365 大卡/小时西：Q 1=nKF（t ZP-tn） =0.19567.2（30+5）- （-4）
18、1.0=511 大卡/小时屋顶：Q 1=nKF（t ZP-tn）=0.125 19230-（-4） 1.0=816 大卡/小时地坪：Q 1=nKF（t ZP-tn）=0.253 19230-（-4） 1.0=1652 大卡/小时总 Q1=365+511+816+1652=3344 大卡/小时食品冷加工或储存时的耗冷量 Q2 的计算食品冷加工或储存时的耗冷量 Q2 的计算公式为：Q 2=Q2a+Q2b+Q2c+Q2d（一） 食品在冷冻加工时的耗冷量：预冷间：Q2= + =)(21hGbCtB)(21 24.0)(31.04)7835(0=128 大卡/小时冻结间：Q2= + = =)(21hbt
19、)(21 242.0)3(1.024)3.6(780180.8 大卡/小时其中 G食品每日加工量（吨 /24 小时）h1，h 2加工前后的焓值加工时间B食品包装系数Cb包装材料的比热容（二） 食品在储存时的耗冷量冷藏间Q2= + = +)(21hGbCt)(2124)3.6(150=1356 大卡/小时4.03.05Q2 总=128+180.8+1356=1664 大卡/ 小时冰库贮冰耗冷量 Q2 由任务书有 306500大卡/吨小时库房通风换气的耗冷量 Q3 的计算冷库的耗冷量 Q3=Q3a+Q3= +30nirn(Hm-Hn)24)(rnwVH= +3031.42(77.875-6.573
20、)242.93)57.68.(=25171 大卡/小时Hw室外空气焓值Hn室内空气焓值n换气次数Vr冷藏间净容积ni操作人员数rn=空气重度电机运行耗冷量 Q4 的计算1.库房照明耗冷量 Q4aQ4a=qaF=4（276+192+96+192）=3024 大卡/ 小时其中 qa 为照明引起的耗冷量，取 4 大卡/米 2小时F 为库房的面积2.电动机运行的耗冷量 Q4bQ4b=860N=860 6.60.75=4257 大卡/ 小时其中 取 0.75，N 为电动机的功率，设计用 3 台，合计功率为 6.6 千瓦3.库门开启的耗冷量 Q4c冻结间：Q4c=qmZNi=97320.7=1311.8
21、大卡/ 小时其中 qm 为库门每开启一小时的耗冷量，数值可以查表得出Ni 为条件系数，取 0.7Z 为库房使用系数，取 2冷藏间：Q4c=qmZNi=81520.9=1467 大卡/ 小时其中 qm 为库门每开启一小时的耗冷量，数值可以查表得出Ni 为条件系数，取 0.9Z 为库房使用系数，取 2预冷间：Q4c=qmZNi=51420.7=719.6 大卡/ 小时其中 qm 为库门每开启一小时的耗冷量，数值可以查表得出Ni 为条件系数，取 0.7Z 为库房使用系数，取 2贮冰间：Q4c=qmZNi=59810.5=299 大卡/ 小时其中 qm 为库门每开启一小时的耗冷量，数值可以查表得出Ni
22、 为条件系数，取 0.5Z 为库房使用系数，取 1综合以上计算有 Q4c 总 =1311.8+1467+719.6+299=3797.4 大卡/小时4.库房操作工人的耗冷量 Q4d冻结间（2 个）：Q4d=nqr2=33552=2130 大卡/小时第 13 页 2018-9-19其中 n 为操作人员数，qr 为每个操作工人单位时间产生的热量，数值可以查表得出冷藏间：Q4d=nqr=12318=3816 大卡/小时其中 n 为操作人员数，qr 为每个操作工人单位时间产生的热量，数值可以查表得出预冷间（2 个）：Q4d=nqr2=3*240*2=1440 大卡/ 小时其中 n 为操作人员数，qr
23、为每个操作工人单位时间产生的热量，数值可以查表得出综合以上计算有 Q4d 总 =2130+3816+1440=7386 大卡/ 小时计算电机运行耗冷量 Q4 总 =Q4a+Q4b+Q4c+Q4d=3024+4257+3797.4+7386=18384.4 大卡/小时由以上的计算结果得出制冷压缩机的负荷 QjQj=（n1Q1+ n2Q2+ n3Q3+ n4Q 4）R=(2241+5241+4556+3344) 1+(1575+) 1+251711+(2024+4257+3797.4+7386) 1 1.12=大卡/小时=300千瓦其中 n1 为维护结构传热量的季节修正系数，取 1n2 为食品热量
24、的机械负荷折减系数，取 1n3 为同期换气次数，取 1n4 为冷间内电动机同期运转系数，取 1二、制冷压缩机和设备的选型计算一压缩机的选型计算选用一台单级压缩机 4AV12.5，两台双级的压缩机 S8-12.5，三台都是大连冷冻机厂出品。各台的性能第数如下表：型号 项目 4AV12.5 S8-12.5压缩机型号 4AV12.5 S8-12.5制冷量(kcal/h) 10.5104 8.20104主电机 功率 kW 55 75 工质 R717 R717能量调节范围% 50/100 10-100电源 3P, 380V, 50Hz 3P, 380V, 50Hz选的三台压缩机都为同一厂出，维修较方便，
25、总制冷量为 26.4104 kcal/h，大于 kcal/h，足够使用。三台压缩机都用水冷却方式冷却。4AV12.5 冷却水量为1.03.0m3/h，S8-12.5 冷却水量为 0.6m3/h.。1、- 23系统拟采用一台 S8-12.5 单机双级压缩机组。查得以下参数：冷凝压力 PK=1391.6 kPa蒸发压力 P0=1516kPa根据经验公式求中间温度：kPa3.4596.1.390Km查得对应的中间温度：t m= 1.8，t 7 =5.8 作出该循环理论的 p-h 图，如图 4，图 3 25 氨系统理论 p-h 图查出图中各点参数如下：参数点 h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7参
26、数值(kj/) 1428.4 1452 1615 1459 1802 371.41 215参数点 V2 V3参数值( m3/kg) 0.81 0.33注： h4 h4 （h3h4），查制冷原理及设备P107 公式（418）h7-46作以下计算：1）吸气前重量流量：kg/h75214.863596.31hQGj2）吸气后重量流量kg/h924.375648314）循环的理论排气量第 15 页 2018-9-19m3/h569.0724VG5）压缩机的功率校核（1）指示功率KW678.036.41597360 4360 ioioi wVN（2）轴功率KW 9.7mie2、- 18系统拟采用一台 S
27、8-12.5 单机双级压缩机组。查得以下参数：冷凝压力 PK=1352.5 kPa蒸发压力 P0=207.67kPa根据经验公式求中间温度：kPa53067.2.1350Km查得对应的中间温度：t m= 7，t 7 =11 作出该循环理论的 p-h 图，如图 4，图 3 25 氨系统理论 p-h 图查出图中各点参数如下：参数点 h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7参数值(kj/) 1428.4 1452 1615 1459 1802 371.41 215参数点 V2 V3参数值( m3/kg) 0.81 0.33注： h4 h4 （h3h4），查制冷原理及设备P107 公式（418）h7-
28、46作以下计算：1）吸气前重量流量：kg/h35421.486596.31hQGj2）吸气后重量流量kg/h64.3759648314）循环的理论排气量m3/h20.4VG5）压缩机的功率校核（1）指示功率KW458.036.197524360 4360 ioioi wVN（2）轴功率KW 79.5mie3-4系统采用一台 4AV12.5 来制冷。同样可以得到其轴功率为 52KW。总结以上全部功率为 178KW205KW，所以选用的压缩机够用。二、冷凝器的选型计算根据湛江的地理位置，水源丰富，选择立式冷凝器，冷凝温度 t1=35，进水温度 ts1=30，出水温度 ts2=321. 冷凝负荷为：
29、Ql=G（ i3-i8）=310 （434-193.7 ）=大卡/小时2. 对数平均温差t m= = =3.9221lg3.sst3250lg.3.传热系数采用 K=650 千卡/米 2时Fl= = =50 米 2mltKQ1.9.36504.4.冷却水量第 17 页 2018-9-19W= = =58 米 3/时sltCQ210654根据以上的计算选取两台 LN-30 的冷凝器。冷风机选用：KJL400膨胀阀的选择：选用热力膨胀阀三、制冷机的辅助设备的选型计算1. 中冷器的选型：中冷器采用立式蛇型盘管式中冷器的直径：d=0.0188 =0.0188 =0.46m 5.07394中冷器蛇型盘管
30、的冷却面积：F= = 135mzjtKQ92.34805Qzj 为中冷器蛇型盘管的热负荷。Qzj=Gd（h3-h7）=308（400.12-100）=92457 大卡/ 小时选用两台 ZL3.5 的中冷器。低压循环桶的选型：d=0.0188 =0.0188 0.16m15.07349选用两个 ZA0.5 贮液器两个，选用 3 台 DXZ1.5 的立式低压循环桶。油分离器的选型：采用水冷式四、库房冷却设备的布置冷却间：冷却进的冷却设备采用冷风机，并配置集中送风型的大口径喷嘴，出口流速采用 2025 米/秒，喷风口为圆形，口径为 250 毫米。冻结间：采用冷风机作为冷却设备，采用纵向送风冷藏间：采
31、用墙排管，顶排管。五、氨系统管道的管径选取计算1）23系统（1）排汽管QK =203.95 KW，管长（包括局部阻力在内）的当量长度为 50m，查表得 D108（2）吸入管Qq = 128 KW，管长（包括局部阻力在内）的当量长度为 50m，查表得 D89（3）供液管A、高压供液管a、冷凝器至贮液桶压缩机排气冷凝后汇总 QK =1202.8 KW管长（包括局部阻力在内）的当量长度为 20m，查表得 D273。b、贮液桶至调节站QK = 1202.8 KW 管长（包括局部阻力在内）的当量长度为 20m，查表得 D273。B、低压供液管a、氨泵出液管至分调节站的管段，一般采用 D45b、分调节站至
32、冷却设备的管段，一般采用 D38通用管：（4）热氨管A、冲霜：一般采用 D45，B、加压：一般采用 D32，（5）排液管、放油管：一般采用 D32，（6）均压管、放空气管、降压管、抽汽管：一般采用 D25。三小结经过本次设计，巩固了课上所学的理论知识。对制冷工艺有进一步的了解及加深。同时也明确了自己还没有掌握的东西。其中制冷工艺是一项比较难且比较复杂的工序。设计过程中克服了许多困难，但是在不懈的努力下终于完成了本设计，参考了许多专业方面的书籍，从课外的书本中也学到了不少与本专业相关的知识。现在是一个起步时期，在今后的学习工作中，还得继续不断的学习与实践，把基础加固，再把专业知识扩展。成为一个更专业的人才。四、参考资料：冷库建筑天津商学院制冷工艺设计，冯运兴，湛江海洋大学，1998制冷压缩机讲义，叶彪，湛江海洋大学，2003中小型冷库技术，李明忠等，上海：上海交通大学出版社，1995实用制冷工程工程设计手册，郭庆堂主编，北京：中国建筑工业出版社，1994冷藏库设计，湖北工业建筑设计院，北京：中国建筑工业出版社，1980制冷与空调设备手册，制冷原理及设备（第二版） ，吴业正主编，西安：西安交通大学出版社，1997
